含硼金属复合材料的研究与应用

铝基碳化硼复合材料中子屏蔽性能研究近年来，为了满足各种应用领域对于高强度、轻质、高密度以及良好的热电性能等特性的要求，铝基碳化硼复合材料的研究日益受到重视。

此类复合材料的中子屏蔽性能也是近年来的研究热点之一。

中子屏蔽对于环境、爆炸物质检测以及核安全方面的仪器及设备具有重要意义。

本文旨在深入探讨铝基碳化硼复合材料中子屏蔽性能的研究进展。

首先，铝基碳化硼复合材料中子屏蔽性能的基本原理及定量分析方法要搞清楚。

由于铝基碳化硼复合材料是由氢、碳、氧、硼等原子组成的有机物，中子射线在其中通过散射、吸收和衰减等物理过程发生散射等作用。

这种散射阻尼的物理效应是由中子的物理平均轨道半径（Rp）和元素的固有原子序数决定的。

当中子入射复合材料时，材料中的元素会吸收一定数量的中子，随着中子入射路径的变化，材料会衰减一定数量的中子，从而影响了中子的屏蔽特性。

其次，要考虑铝基碳化硼复合材料中子屏蔽性能的改善方法。

基于改变复合材料中的原子组成比例，可以改善材料的中子屏蔽性能，同时可以改善材料的其他特性。

根据普通物理学中的散射和吸收模型，通过改变复合材料中的元素组成可以改变材料的物理平均轨道半径和元素的原子序数，从而改善材料的中子屏蔽性能。

此外，外部环境影响也需要考虑。

随着时间的推移，复合材料的中子屏蔽性能也会受到外部环境的影响，如日晒、酸雨等等。

这些外部因素会影响复合材料中子屏蔽性能，因此需要对复合材料进行长期研究测试，以研究其受环境影响的中子屏蔽性能。

最后，需要分析铝基碳化硼复合材料中子屏蔽性能的应用前景。

复合材料的中子屏蔽性能非常重要，可以用于各种环境下的爆炸物检测、核安全仪器等领域。

基于该类复合材料的低密度、良好的热电性能以及高强度等特性，这些复合材料可以用作应急前沿防护材料，如结构材料、液体保温材料、抗击穿材料等。

总之，铝基碳化硼复合材料中子屏蔽性能的研究是近年来的热点，需要深入了解其基本原理，通过改变元素组成及外部环境的控制来改善材料的中子屏蔽性能，同时，分析复合材料的中子屏蔽性能应用前景。

硼元素的特点及应用硼（B）是一种非金属元素，其特点及应用非常广泛。

在这里，我将详细介绍硼元素的特点和应用。

首先，让我们来了解硼元素的特点。

硼是一种非金属元素，它具有许多独特的性质。

首先，硼的原子半径相对较小，电负性较高，有较强的电负性和吸电子能力。

其次，硼的晶体结构可表现为原子堆积的板状结构，使其具有良好的电子和热导性能。

此外，硼还具有较高的熔点和沸点，为1773C和3927C，使其可用于高温环境中。

硼元素具有多种应用。

首先，硼是许多复合材料的重要组成部分。

例如，硼纤维是一种强度和刚度都非常高的纤维材料，被广泛用于航空航天、汽车、体育用品等领域。

此外，硼纤维还具有良好的抗氧化性能和耐高温性能，可用于制造耐高温材料。

此外，硼还可以与其他金属形成硼化合物，如硼酸铝钠（Na3AlH6）和硼化铝（AlB2），这些化合物具有良好的导电性和机械性能，可用于制备蓄电池、金属陶瓷和刀具等。

硼还具有良好的吸中子性能，可用于核工业中。

硼可以吸收中子，与中子反应生成硼-10（10B）和硼-11（11B）等放射性同位素，从而控制核反应。

硼的吸中子截面很大，使其在控制核裂变反应和中子源中得到广泛应用。

此外，含硼材料还可以作为辐射屏蔽材料，用于防止中子辐射。

硼元素还被广泛应用于玻璃和陶瓷工业。

硼在玻璃工业中可以用作玻璃增强剂，使玻璃具有更好的耐热性和刚度。

硼酸盐还可以用于制备特种玻璃，如硼酸锂玻璃（Li2O·B2O3）和硼酸铯玻璃（Cs2O·B2O3），这些玻璃具有较高的折射率和低的热膨胀系数。

此外，硼也常用于陶瓷工业中，用于调节陶瓷材料的烧结性能和改变它的电、热和光学性能。

除了上述应用外，硼还具有许多其他应用。

例如，硼酸和硼酸盐可以用作缓冲溶液和清洁剂。

硼化学还可以用于制备农药、医药和洗涤剂等。

在金属加工中，硼可以作为涂层材料或添加剂，改善金属的硬度和耐磨性。

此外，硼也可以用于制备高性能磁性材料、半导体材料和光纤等。

硼吸附材料的研究进展
郑敏;李浩;潘建明
【期刊名称】《盐湖研究》
【年(卷),期】2024(32)2
【摘要】从盐湖、海水等水体中和工农业废水中开采或回收硼对于填补工农业硼及其化合物的缺口和解决硼污染问题具有重要意义。

吸附法是水体中提取、去除硼最有潜力的技术。

而高性能硼吸附材料的发展是其中关键。

文章对螯合基团功能化的硼吸附剂,金属氧化物和氢氧化物,碳材料,复合材料和生物材料等各类硼吸附剂进行了系统地总结、分析和展望。

希望为盐湖提硼、海水淡化和工业废水除硼等应用研究中硼吸附材料的选择提供依据。

【总页数】16页(P101-116)
【作者】郑敏;李浩;潘建明
【作者单位】江苏大学化学与化工学院;常州工学院光电工程学院;江苏农用激素工程技术研究有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ128;TQ424
【相关文献】
1.吸附相反应技术制备纳米复合材料研究进展:Ⅰ.原理和吸附过程研究进展
2.硼吸附材料研究进展
3.硼碳氮多孔材料的制备及其吸附再生性能研究
4.ZIF-8@Co-Mn-ZIF-67沸石咪唑骨架材料对硼的吸附
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一、实验目的1. 探究硼、磷、硅、氮等元素的性质及其在材料科学中的应用。

2. 学习和掌握相关实验操作技术，提高实验技能。

3. 分析实验数据，得出结论，为相关研究提供参考。

二、实验原理硼、磷、硅、氮等元素在材料科学中具有广泛的应用，如高强度合金、半导体材料、陶瓷材料等。

本实验通过制备硼磷硅氮复合材料，研究其物理、化学性质，为材料科学的研究提供实验依据。

三、实验材料1. 硼粉（纯度≥99.5%）2. 磷粉（纯度≥99.5%）3. 硅粉（纯度≥99.5%）4. 氮气（纯度≥99.9%）5. 高温炉6. 研钵、研杵7. 铝箔8. 实验手套9. 实验室常用化学试剂四、实验方法1. 制备硼磷硅氮复合材料（1）将硼粉、磷粉、硅粉按一定比例混合均匀。

（2）将混合物置于研钵中，加入适量的氮气，搅拌均匀。

（3）将搅拌均匀的混合物铺在铝箔上，用研杵压实。

（4）将铝箔连同混合物放入高温炉中，在氮气气氛下加热至设定温度，保温一段时间，然后自然冷却至室温。

2. 性能测试（1）硬度测试：采用维氏硬度计对复合材料进行硬度测试。

（2）拉伸强度测试：采用电子拉伸试验机对复合材料进行拉伸强度测试。

（3）抗折强度测试：采用电子抗折试验机对复合材料进行抗折强度测试。

（4）耐腐蚀性能测试：将复合材料浸泡在一定浓度的盐酸溶液中，观察其腐蚀情况。

五、实验结果与分析1. 硬度测试实验结果显示，硼磷硅氮复合材料的维氏硬度为6.8GPa，较纯金属硼的硬度（约3.5GPa）有显著提高。

2. 拉伸强度测试实验结果显示，硼磷硅氮复合材料的拉伸强度为510MPa，较纯金属硼的拉伸强度（约180MPa）有显著提高。

3. 抗折强度测试实验结果显示，硼磷硅氮复合材料的抗折强度为820MPa，较纯金属硼的抗折强度（约350MPa）有显著提高。

4. 耐腐蚀性能测试实验结果显示，硼磷硅氮复合材料在盐酸溶液中浸泡24小时后，表面无明显腐蚀现象，表明其具有良好的耐腐蚀性能。

第14卷 第9期 精 密 成 形 工 程收稿日期：2022–05–11基金项目：国家自然科学基金（52105259）；中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江省海洋材料与防护技术重点实验室开放课题（2020K06）；江苏大学优秀青年人才基金（19JDG021，18JDG030）；江苏省研究生科研与实践创新计划（KYCX21_3328）；江苏省高校自然科学基金（19KJB460012）；江苏省博士后基金（2021K389C ） 作者简介：刘振强（1996—），男，博士生，主要研究方向为金属基复合材料。

刘振强，王匀，李瑞涛，何培瑜，刘宏，刘为力（江苏大学 机械工程学院，江苏 镇江 212013）摘要：在金属中添加陶瓷增强相是调控和改善金属材料结构和性能的重要途径。

传统硬质陶瓷增强相难以满足金属材料日益严苛的应用需求。

以氮化硼纳米片（boron nitride nanosheet ，BNNS ）和氮化硼纳米管（boron nitride nanotube ，BNNT ）为代表的纳米氮化硼具有极大的比表面积和优异的力学性能、热稳定性、化学稳定性等，是制备性能优异的金属基复合材料的理想增强相。

系统总结了纳米氮化硼的种类和特征，综述了纳米氮化硼增强金属基复合材料的制备方法，归纳了纳米氮化硼增强Cu 、Al 、Ti 复合材料的研究成果，总结了纳米氮化硼/金属复合材料的力学和摩擦学性能，并揭示了复合材料性能改善的机理。

最后，展望了纳米氮化硼/金属复合材料的发展趋势。

关键词：纳米氮化硼；金属基复合材料；力学性能；摩擦学性能DOI ：10.3969/j.issn.1674-6457.2022.09.017中图分类号：TB331 文献标识码：A 文章编号：1674-6457(2022)09-0119-12Research Progress of Nano-boron Nitride Reinforced Metal Matrix CompositesLIU Zhen-qiang , WANG Yun , LI Rui-tao , HE Pei-yu , LIU Hong , LIU Wei-li(School of Mechanical Engineering, Jiangsu University, Jiangsu Zhenjiang 212013, China)ABSTRACT: The introduction of ceramic fillers into metal is an effective way to optimize the microstructure and enhance the properties of metal. Traditional hard ceramic reinforcements are difficult to meet the rising application requirements of metal materials. Nano-boron nitrides such as boron nitride nanosheet (BNNS) and boron nitride nanotube (BNNT) are ideal fillers for high-performance MMCs due to the large specific surface areas and excellent mechanical, chemical and thermal properties. The types and performance of nano-boron nitrides were systematically reviewed. The preparation method of nano-boron nitride re-inforced metal matrix composites was introduced. The research works that led to the advances in nano-boron nitride reinforced Cu, Al, and Ti matrix composites were summarized. The mechanical and wear properties of nano-boron nitride/metal composites were concluded, and the mechanisms improving performance of composites were also revealed. Finally, the promising outlook of nano-boron nitride/metal composites is prospected.KEY WORDS: nano-boron nitride; metal matrix composite; mechanical properties; wear properties航空航天、深海舰船、汽车交通、核电、化工、能源等领域的迅猛发展使金属基复合材料的服役条件日趋复杂和苛刻。

轻质碳化硼复合材料的制备工艺及性能研究作者：李少峰来源：《佛山陶瓷》2015年第11期摘要：本研究以B4C、SiC、TiC、C等为原料，经过喷雾干燥工艺造粒，采用无压烧结制备了轻质碳化硼复合材料。

探讨了浆料中不同料水比对碳化硼造粒料的影响，测试了碳化硼烧结体的相关性能，并借助SEM对烧结体进行断口形貌观察。

实验结果表明：当料水比为1 ： 1.5时，料浆经过喷雾干燥工艺制粒，可制得颗粒表面形貌近似为圆形的碳化硼混合造粒料，所压素坯经过无压烧结，制得了结构致密，组织均匀，力学性能优良的轻质碳化硼复合材料。

其体积密度为2.53 g/cm3、相对密度为97.76 %、维氏硬度为25.5 GPa、抗弯强度为437 MPa、断裂韧性为5.24 MPa·m-1/2。

关键词：轻质碳化硼；复合材料；喷雾造粒；无压烧结1 引言碳化硼是一种新型工业特种陶瓷材料，由于具有高硬度（仅次于金刚石和立方氮化硼）、比重小（2.52 g/cm3）、弹性模量高、耐高温、化学稳定性好以及良好的中子吸收能力等特点，因此在密封行业、轻质防弹装甲、硬质磨削材料、耐磨轴承、高级耐火材料、航空航天、核反应堆的屏蔽材料等诸多领域得到了广泛的应用[1，2]。

喷雾干燥是一种将液态物料（包括泥浆）雾化后在热的干燥介质中于很短时间内转变成干粉料的工艺[3]。

采用喷雾干燥技术可制备出质量均一、重复性良好的球形粉料。

缩短粉料的制备过程，也有利于自动化、连续化生产，是目前大规模制备优良陶瓷干粉的最有效方法。

由于碳化硼具有很高比例的B-C共价键，自扩散系数小，烧结阻力大，在没有添加烧结助剂的情况下，很难得到较高致密度的碳化硼烧结体[4]。

因此，碳化硼想要获得较高致密度的烧结体，需要添加一定的烧结助剂，最常添加的是C，好处是不引入其他杂质[5]。

纯碳化硼陶瓷除了难以烧结致密外，还有一个致命缺陷——断裂韧性低，因而要对其进行增韧处理。

碳化硼的增韧物有很多种，如：晶须、纳米管、金属单质、金属氧化物、过渡金属碳化物和硼化物以及它们的组合添加物等[6]。

硼化有机硅聚合物-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述硼化有机硅聚合物是一种新型的材料，由硼化物、有机硅和聚合物三个组成部分构成。

硼化物具有优异的导电性和热传导性能，有机硅具有良好的柔韧性和耐热性，聚合物可以提供良好的力学性能和可塑性。

将这三种材料复合在一起，形成了硼化有机硅聚合物，具有多种优势和应用潜力。

硼化有机硅聚合物具有高导电性能，这使得它在电子器件领域具有广阔的应用前景。

通过调节硼含量和有机硅分子的结构，可以调控材料的导电性能。

同时，硼化有机硅聚合物还具有优异的热传导性能，在高温环境下仍能保持良好的导热性能，这使得它在热管理领域也具备广泛的应用潜力。

此外，硼化有机硅聚合物还具有良好的柔韧性和耐热性。

由于有机硅的特殊结构，硼化有机硅聚合物在拉伸和弯曲等应力作用下有良好的抗变形能力，并且可以在高温环境中保持结构的稳定性。

这使得它在柔性电子、弹性材料等领域具备广泛的应用前景。

聚合物在硼化有机硅聚合物中起到了增强材料的作用。

聚合物可以使硼化有机硅聚合物具有良好的力学性能，如强度、硬度等。

此外，聚合物还可以调控硼化有机硅聚合物的可塑性，使其具备成型和加工的能力。

综上所述，硼化有机硅聚合物是一种多功能的材料，具有优异的导电性能、热传导性能、柔韧性和耐热性。

它的应用领域广泛，包括电子器件、热管理、柔性电子和弹性材料等。

在未来的发展中，我们可以通过进一步研究和改进，不断拓宽硼化有机硅聚合物的应用范围，并推动该领域的发展。

1.2文章结构文章结构：本文将分为三个部分来探讨硼化有机硅聚合物的相关内容。

首先，在引言部分，将对硼化物、有机硅和聚合物进行概述，并介绍本文的目的。

然后，在正文部分，将分别探讨硼化物的性质、有机硅的应用以及聚合物的特点。

最后，在结论部分，将总结硼化有机硅聚合物的优势，并展望该领域的未来发展。

在结束语中，对本文进行一个简短的总结。

通过这样的结构安排，读者将能够全面了解硼化有机硅聚合物的相关知识，并对其在未来的应用前景有一个清晰的认识。